基于最小路集的黑启动分区恢复策略的研究

摘要

互联电网发生大规模停电事故后的黑启动过程是一个非常复杂的多目标决策过程，合理的黑启动预案能够加快系统的恢复进程，最大可能地减小停电损失。当电网规模较大并且网络中存在多个具备自启动能力的黑启动电源时，通过将大电网合理分区，并行恢复各个子系统，在各个子系统建立起骨架网络后，选择合适的并网点进行并列，可以最大程度地加快整个系统的恢复进程。本文重点研究电网黑启动的分区问题。将图论中基于最小路集计算节点恢复成功率的方法应用到电网恢复过程中，考虑网架结构的可靠性和投运的灵活性指标建立新的分区判据，并据此形成各个分区的骨架网络。此外，考虑发电机组的启动时间限制和启动状态的不同，提取了评价分区后子系统网络重构指标以及分区恢复时间指标等建立了分区优化目标函数，并应用交叉粒子群优化算法实现最优分区方案的求解。
　　 本文介绍了基于最小路集求解节点恢复成功率的具体方法，以及应用到电力网络中需要进行的几点改进，并且通过小规模电网的算例证明计及节点恢复成功率的网架重构策略在提高恢复网架结构可靠性方面的作用。本文所提的方法将输电线路投运的不确定性进行量化分析，从而得到网架结构更加可靠的重构网络。
　　 在电网分区策略中，本文在原有以输电线的路恢复代价为分区判据的基础之上，增加了节点恢复成功率指标，将线路恢复代价与线路投运可靠性综合考虑，从而选择出节点所属的最优分区。在分区子网内部，本文以输电线路恢复时间最短为原则确定具体恢复路径，构建子网骨架网络。
　　 在分区优化策略中，本文根据分区结果以及分区内部发电机节点恢复状态等因素，选择了评价分区子网重构效率指标、各个分区恢复时间方差指标以及整个网架恢复时间指标建立了分区优化目标函数，并且考虑各种约束条件，建立了分区优化的数学模型，采用交叉粒子群优化算法实现该模型的优化和求解。
　　 本文采用Matlab语言编程，以IEEE30节点算例证明了计及节点恢复成功率的最优网架重构策略的有效性，以IEEE118节点算例验证了本文所提分区策略的正确性和有效性。